Introducción. Tanto las cantidades deficientes, como excesivas de oligoelementos, como el cinc, cobre, calcio, hierro y magnesio, se han asociado con la presencia de defectos congénitos. Objetivo. Determinar si las concentraciones séricas maternas de cinco oligoelementos constituyen factores de riesgo biológicos en la aparición de defectos congénitos folato-sensibles en su descendencia. Métodos. Se realizó un estudio de casos y controles de base poblacional en Villa Clara, Cuba, entre los años 2013 y 2018. Se determinaron de las concentraciones séricas de cinc, cobre, calcio, hierro y magnesio en 106 madres con descendencia afectada por defectos congénitos folato-sensibles e igual cantidad de controles, en el laboratorio de Espectrofotometría de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, mediante la técnica de espectrofotometría de absorción atómica. Resultados. Las deficiencias de cinc y hierro constituyeron factores de riesgo para cardiopatías conotroncales [OR:6,91 (2,54-18,77)], defectos del tubo neural [OR:6,57 (2,31-18,66)] y hendiduras labiopalatinas [OR:4, 32 (1,34-13,93)]. Mientras que la deficiencia materna de magnesio se asoció al riesgo de presentar defectos del tubo neural [OR:4,05 (1,35-12,18)], hendiduras labiopalatinas [OR:10,32 (3,52-30,25)] y síndrome Down [OR:3,15 (1,99-9,99)] en la descendencia. Las elevadas concentraciones de cobre constituyeron un factor de riesgo para los defectos del tubo neural [OR:5,36 (2,06-13,94)] y las cardiopatías conotroncales [OR:3,54 (1,37-9,14)]. Conclusiones. Los bajos niveles séricos maternos de cinc, magnesio y hierro, así como los niveles elevados de cobre constituyen factores de riesgo para los defectos congénitos folato-sensibles en la provincia de Villa Clara.